İsviçre'deki EPFL'deki (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) araştırmacılar, arıza gerilimi, tipik olarak 600–650V'de çalışan mevcut ticari GaN güç cihazlarının beş katından daha fazla, 4.000 volta - yaklaşan yeni bir galyum nitrür (GaN) transistörü geliştirdiler. Cihaz aynı zamanda düşük-direnç değerini de korur. Bulgular son sayısında yayınlandıDoğa Elektroniği.
Yüksek-voltaj sınırlamasının üstesinden gelmek için ekip, "içsel polarizasyon süper bağlantısı" adı verilen yeni bir GaN transistörü geliştirdi. Cihaz, düşük-maliyetli bir silikon alt katman üzerinde birden fazla GaN malzeme katmanından yapılmıştır. GaN'nin doğal polarizasyon özelliklerinden yararlanılarak, elektron katmanının yanında doğal olarak bir pozitif yük katmanı oluşur. Araştırmacılar, malzeme katmanlarının kalınlığını ayarlayarak pozitif ve negatif yükler arasında bir denge kurmayı başardılar. Sonuç olarak, transistör kapatıldığında voltaj tek bir noktada yoğunlaşmak yerine cihaz boyunca daha eşit bir şekilde dağıtılır -, lokalize yüksek elektrik alanlarından kaynaklanan arıza riski önemli ölçüde azalır.
Testler, yeni transistörün düşük direnci- korurken yaklaşık 4.000 volta dayanabildiğini gösteriyor; bu, güç dönüşümü sırasında enerji kaybını ve ısı üretimini azaltmaya yardımcı oluyor. Ek olarak cihaz, yükü kontrol etmek için geleneksel kimyasal katkılamaya ihtiyaç duymaz; bu tasarımın, yüksek-sıcaklık ve yüksek-elektrik-stres koşulları altında stabiliteyi artırması beklenen bir tasarımdır.
Bu atılımın, yapay zeka veri merkezleri, yenilenebilir enerji sistemleri ve elektrikli araçlar da dahil olmak üzere-yüksek voltajlı güç elektroniğinde önemli uygulamalara sahip olması bekleniyor.